用于可加热的介质管道的可至少部分加热的管道连接器和具有该管道连接器的组装介质管道的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于可加热的介质管道(2)的可至少部分加热的管道连接器(1，4，8)，所述管道连接器(1，4，8)至少部分地包含可导热或导热材料，加热系统和/或加热元件连接在所述管道连接器(1，4，8)的主体的外部。具有至少一个可加热的介质管道(2)的组装完成的介质管道(7)设置有至少一个这种可至少部分加热的管道连接器(1，4，8)。
【专利说明】用于可加热的介质管道的可至少部分加热的管道连接器和具有该管道连接器的组装介质管道
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于可加热的介质管道的可至少部分加热的管道连接器，还涉及一种具有至少一个可加热的介质管道并具有至少一个可部分加热的管道连接器的组装介质管道。
【背景技术】
[0002]具有可加热的介质管道和可至少部分加热的管道连接器的组装介质管道在现有技术中是已知的。尤其是在车辆中，设置有用于输送大多是流体介质的介质管道。在低温下，介质管道有冻结的危险，因此对其加热。管道连接器用于连接至少两个介质管道或用于将介质管道连接到所需单元。通常此类介质都是通过介质管道输送，而此类介质由于冰点较高因此即使在相当高的环境温度下也易于冻结，因此车辆的功能可能受损甚至受到很大干扰。这在用于挡风玻璃清洗系统的水管线的情况下特别明显，这与介质管道的情形相同，所述介质管道的情形是，借助于该介质管道来输送作为介质的尿素水溶液，该尿素水溶液被用作具有所谓SCR催化转换器的柴油发动机的NOx反应助剂。
[0003]从EP2102464B1已知有一种设备，该设备用来利用被加热的进料管线和至少一个具有被加热内部的系统组件来输送流体介质，其中，所述进料管线包括管道连接件(attachment piece)并且所述系统部件包括直接或间接地稱合到所述管道连接件的模块连接件。此外，该装置还包括至少一个导热套筒，其被插入于管道连接件和模块连接件。在这种情况下，导热套筒被热耦合到被加热的进料管线或被加热的内部以便传热，其中，所述导热套筒提供进料管线和系统组件内部的流体连接。导热套筒由金属(特别是铜、铝、黄铜、锌、银、金、镁、钨)、石墨、或填充有石墨或金属颗粒的导热塑料制成。
[0004]在通过进料管道和系统部件所输送的介质冻结的情况下，存在的问题是，薄壁导热套筒被挤压到系统组件的内部之外。另外，将导热套筒安装在进料管道与系统部件的过渡区域中产生不小的成本和支出。
【发明内容】
[0005]因此，本发明的目的在于提供对管道连接器的至少部分加热的可能性，本发明解决了上述问题，并且更具成本效益。
[0006]根据权利要求1前序部分的用于可加热介质管道的至少部分可加热的管道连接器来实现上述目的，其中，管道连接器至少在一定程度上包括可导热材料或导热材料，其中在管道连接器的主体外部布置有加热系统和/或加热元件。根据权利要求12的前序部分的组装介质管道来实现上述目的，其中该组装介质管道设置有上述的管道连接器。本发明的扩展形式在从属权利要求中限定。
[0007]结果，创建了用于可加热介质管道的至少部分可加热的管道连接器，还创建了包括可加热介质管道和至少一个上述管道连接器的组装介质管道，在介质管道和管道连接器中输送的介质被冻结的情况下由于介质管道与管道连接器的过渡区或连接区域产生体积膨胀而将导热套筒挤压出管道连接器，从而无法实现对管道连接器和介质管道的相应部分的加热，而本发明中导热套筒不再另行插入介质管道与管道连接器的过渡区或连接区域。相反，该管道连接器本身是以导热方式构建的，而将其用于加热所经过的介质。因此，不产生如EP2102464B1所公开的、额外安装导热套筒的成本。热量借助于导热或加热被直接引入或耦合到管道连接器的导热或传热材料。在管道连接器的主体中不设置加热元件。尤其是通过与加热元件连接的介质管道和/或通过位于介质管道的流路内部的加热元件可将，加热元件布置在管道连接器的外部，以及/或可以提供将热耦合到管道连接器的加热系统。因为不再设置宽松的导热套筒，所以不存在在输送介质冻结的情况下该套筒被推出的问题。另外，省略了在现有的管道连接器和介质管道上安装此类导热套筒的复杂性。此外，由导热或传热材料来构建管道连接器时，与插入导热套筒的情况(其中内部贯通开口的流路横截面在整个管道连接器上受到限制)不同，可以维持流路横截面。
[0008]管道连接器优选至少大部分区域由导热或传热材料构成，其中介质能够通过管道连接器被输送或通过管道连接器被输送，也就是说，介质与管道连接器相接触。已经证明特别优选是，管道连接器的可导热或导热材料是一种比介质管道的材料或材料中的至少一种导热更好的材料。作为结果，在介质管道与管道连接器的连接区域中确保了管道连接器的包括可导热或导热材料的一部分被加热并且热不会流出管道连接器进入介质管道。为了确保通常相对于其材料或壁厚更厚的管道连接器至少在传送介质的区域的大部分中被加热，在管道连接器的该区域设置导热性优于介质管道的材料的材料被证明是非常有利的。在提供由多个层组成的介质管道护套的情况下，特别地使用了所谓的多层结构，该结构比介质管道的材料中的至少一种的导热效果更好。
[0009]可导热或导热材料可以是例如导热塑料。优选地，其具有I?20W/(m.Κ)，特别是I?7W/(m*K)的热导率。虽然导热塑料中高填料比例提高热导率，但是却很大程度上劣化了塑料的力学性能，由于非常高的填料比例而使塑料变得非常脆，因此其强度急剧下降。因此，特别是在导热率为I?7W/(m*K)范围内的情况下，可以使塑料在良好的力学性能与可接受的热导率之间获得良好平衡。
[0010]管道连接器可以具有至少一个被构造为连接部的部分，特别是以插头类的形式，其被构造和/或设置成用于接合到耦合部分，其中至少在连接部的区域内提供可导热或导热材料。耦合部分可以例如是与一个单元的连接的一部分或单元本身的一部分。由于连接部，特别是以插头类形式构成的部分，接合到该耦合部分中，或者相反，以插头类形式构成的部分接合到连接部中，所以能够使热量从一个部件到另一部件的输送。结果，能够加热到单元或介质管道的过渡区域，从而可以使已冻结的介质解冻，或防止在介质管道、到管道连接器的过渡区域以及管道连接器中输送的介质被冻结。
[0011]优选地，所述管道连接器包括至少一个可导热或导热套筒组件，它牢固地与管道连接器连接，特别是构造为双部件注塑成形、插入部分或压入部分且牢固地连接到管道连接器。导热或传热套筒组件优选由可导热或导热塑料构成，并牢固地与管道连接器的常规主体连接，例如通过注射、插入或压入。在设置随后插入到现有的管道连接器的导热套筒的情况下，该管道连接器的通流(through-flow)截面在该区域中大幅度减小。如果可导热或导热套筒部件在其制造过程中也直接与管道连接器成为一体，以提供管道连接器在介质所流过的区域的导热性和加热，则这样的套筒部件的内径可以被选择为很大，另行设置成像用于传输介质的管道连接器的贯通开口的内径那样。因此薄壁金属套筒只稍微令穿过管道连接器的供介质流过的贯通开口的内径变窄，且其由于使用了金属一例如，套筒由优质钢或铝制成一而具有高导电性，。优质钢特别适于在燃料电池中使用，其中去离子水作为介质流过管道连接器和介质管道。然而，由于优质钢很难处理，所以原则上铝是优选的。然而，在铝的情况下，会出现腐蚀的问题，必须提供防腐蚀保护。为了解决该问题，可以提供含有腐蚀保护剂的涂层。但结果是，此种金属套筒昂贵并更难以制造。出于该原因，具体地，可以使用由铝制成的套筒组件。在这种情况下，可以在制造过程中将这种铝套筒压入或插入管道连接器中，也就是说使铝套筒牢固地与管道连接器成为一体。在提供这样的铝套筒的情形下，由于其薄壁性质，介质流过的通流直径或流通(through-streaming)内径几乎没有减少。另外，也可以由导热或传热塑料构造该套筒组件并在它的制造过程中使其与管道连接器成为一体。例如，一体化为两部分注射成形是可能的。
[0012]管道连接器可以被构造为多组元部件，特别是双组元注射成形，其中，至少一部分是以传导性方式构成的。优选的是，用于与介质管道连接的连接部分被构造成激光透过形式。因为导热性材料通常不能被激光焊接，所以在提供多组元或双组元部件来构造该部件时，所述部件被设置用于以激光透过形式连接所述介质管道或其它单元，以便能够通过此处的激光焊接而进行连接，这被证明是非常有利的。
[0013]进一步优选的是，管道连接器包括用于热绝缘和/或电绝缘的绝缘装置，特别是，管道连接器至少部分地被结合了至少一个用于热绝缘的空气腔室的绝缘和/或保护装置或保护帽所包围，并且/或用于外部热绝缘的绝缘装置被设置于连接部的用于与插头或介质管道连接的区域，特别是紧固夹具，其包括用于管道连接器的空气腔室或空气间隙。例如，可根据W02006/018384A1，至少在某种程度上将连接或耦合部布置成从外部围绕紧固夹具。包含在管道连接器和绝缘装置之间的空气间隙或空气腔室被用于热绝缘。通过提供一个或多个绝缘装置，可限制甚至杜绝管道连接器的区域中的热损耗。绝缘和/或保护装置或保护帽和紧固夹具也可以由绝缘材料制成。另外，封装也可能作为管道连接器和附接或连接部分的外部保护，对于机械损伤——并且根据材料选择，也可能是化学损伤——起保护作用。作为封装，可设置管道连接器的涂层，特别是具有外部壳体的全面涂层。另外，作为封装，还可设置所谓的收缩式塑料管、织物软管或类似物。当设置封装时，可在管道连接器和封装之间加入空气腔室，其结果是可以实现相对于周围环境，也就是说相对于外部的良好的热分布和良好的热绝缘。
[0014]管道连接器可以进一步以如下方式构成，S卩，使热量可通过热耦合装置在径向方向、特别是在与介质管道的连接区域耦合到管道连接器。这里，例如利用一个或多个加热元件将热耦合到介质管道的护套，并通过其护套沿轴向输送到介质管道的端部，并在介质管道的所述端部插入管道连接器中的区域，径向耦合出介质管道的护套而进入管道连接器。特别是在管道连接器的材料相对于介质管道的材料热导率更高的情况下，这种耦合进来的热能够迅速地在管道连接器内传送，从而可以借助于介质管道来加热管道连接器。为了实现管道连接器内的轴向热传输，管道连接器优选设置为壁厚I?20_，尤其是壁厚2?5mm ο
[0015]管道连接器可以设置有至少一个紧固元件和/或引导元件，用于加热元件的外部设置和改善热量的引入，特别是具有带肋的结构。借助于上述紧固部件或导向组件，或上述带肋的结构，加热元件可以在其位置上以定向(targeted)方式被固定在管道连接器的外部，此处其能够与导线或馈电线连接，或可能发生加热元件对管道连接器的外部缠绕。这种情况下的热耦合是发生自围绕管道连接器的至少一部分布置在外部的加热元件，经由可导热或导热材料进入到管道连接器的内部或管道连接器，上述管道连接器应当被加热，因此设置有导热或传热装置，或者由可导热或导热材料制成。
[0016]介质管道还优选地设置有至少一个加热元件，特别是沿所述介质管道连续地延伸的至少一个加热元件。特别地，介质管道上设置有至少一个加热丝，特别是在某种程度上至少设置两个加热丝。所述加热元件或所述至少一个加热丝可以相对于所述介质管道从外部和/或内部布置。另外，布置在一个或多个介质管道层中介质管道的护套中。介质管道或介质管道的护套可特别包含由导电塑料和/或导电和/或导热塑料制成的至少一个层。该层或发热层可以具有用于加热塑料材料的加热元件，因此可以对该层进行直接加热。当对介质管道的护套设置此种导电或者传导层时，优选设置接触部件，尤其是通过介质管道的护套被向外引导的接触部件，以便能够在该处提供电能的供给。特别地，可以在该处连接引线，引线连接到电能源。对于管道连接器，电能的供给可以发生在连接部，特别是插头状或管道连接部和/或耦合部的区域。优选的是，对介质管道和管道连接器都进行能量供给。例如，用于加热所述管道连接器并用于加热介质管道的加热元件的端部被适当地连接，且连接点被收容在绝缘和/或保护装置中而受到保护。
[0017]特别是可在管道连接器的区域布置至少一个加热丝，特别是一个、两个或四个加热丝。当设置加热丝时，加热丝优选地沿着介质管道和所述至少一个管道连接器连续地延伸，从而开始于一个管道连接器，沿着介质管道延伸到另一个管道连接器，并在适当时可超过并返回第一个管道连接 器，并由此沿介质管道被引导，内部外部双铺设，和/或铺设在介质管道的护套中。在设置两个加热丝的情况下，既优选沿介质管道延伸，两个加热丝均优选沿着介质管道延伸并且两个加热丝中的至少一个优选地被设置为缠绕管道连接器。在设置四个加热丝的情况下，其中两个加热丝优选沿介质管道延伸，另两个加热丝优选设置为缠绕管道连接器。围绕管道连接器的一个加热丝被连接到沿所述介质管道延伸的两个加热丝之一。沿介质管道延伸的另一加热丝，以及围绕所述管道连接器的加热丝的另一端部，至少在一定程度上被连接到电能供应，特别是引线。沿介质管道延伸的两个加热丝可因此在其端部处彼此连接和/或连接到另一发热丝或用于能量供应的引线。因此，无论是在提供两个加热丝的情况下，还是在提供四个加热丝的情况下，都能够仅在两个管道连接器之一的设置在介质管道的端部的区域中提供电能。
[0018]此外，可以对一个管道连接器设置与另一管道连接器数量不同的加热丝。例如，一个管道连接器可以设置有两个加热丝而另一个可以设置有四个加热丝，其中，各情形下的两个加热丝均被用于各个管道连接器来对其进行缠绕。通过提供不同数目的加热丝，或通常的加热元件，在组装介质管道的两个管道连接器处，可以将不同的热量引入管道连接器中。
[0019]断裂伸长率为1%~10%、特别是断裂伸长率≥2%且拉伸强度超过50MPa、特别是超过80MPa的导热或传热材料适合作为至少在某种程度上由导热或传热材料组成的管道连接器的材料。已经证明特别优选设置矿物填料，特别是直径>0.2mm的长玻璃纤维。同样可以使用短纤维。例如，基于碳、特别是石墨的材料可被用作填充物。当使用长玻璃纤维时，在聚合物材料的情况下，可以具有超过HOMPa的拉伸强度、2%的断裂伸长率。当使用短玻璃纤维时，例如可以提供热导率为5W/(m.Κ)的聚合物材料，其具有约70MPa的拉伸强度和小于I %的断裂伸长率，其中，基于碳的材料被用作填料。然而，使用短纤维相比使用长玻璃纤维导致塑料材料几乎贵了一倍，因此对于节约成本而言，优选使用长玻璃纤维，另外对于可能的较高拉伸强度而言也是特别优选的。对于与尿素水溶液如AdBki^的长期接触，，矿物材料或矿物基材料(其相对于该物质的长期负载具有足够的稳定性)适合作为填料。正如已经提到的，除了使用塑料材料以外或另选地，金属、特别是优质钢可以被用作可导热或导热材料，其在应用燃料电池的情况下输送去离子水时，被证明特别适合。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为了更详细地描述本发明，下面基于附图对本发明的示例性实施方式进行更详细的说明。在附图中:
[0021]图1示出本发明的管道连接器的第一实施方式的横截面图，
[0022]图2示出本发明的管道连接器的第二实施方式的横截面图，
[0023]图3示出本发明的管道连接器的第三实施方式的横截面图，
[0024]图3a示出具有用于插入加热元件的外部肋状结构的、本发明的管道连接器的另一实施方式的纵截面图， [0025]图3b示出图3a的管道连接器的横截面图，
[0026]图4示出本发明的管道连接器的第四实施方式的横截面图，
[0027]图5示出具有本发明第五实施方式的管道连接器的组装介质管道的侧面，并在部分示出其横截面图，
[0028]图6示出本发明的具有附接的可加热介质管道的管道连接器的侧面概图，其中可以使用该加热元件布置来构造包括四个加热丝的介质管道，
[0029]图7示出本发明的具有附接的可加热介质管道的管道连接器的侧面概图，其中可使用此加热元件布置来构造包括两个加热丝的介质管道，
[0030]图8示出本发明的利用两个端侧管道连接器组装成的介质管道的侧视图，其中一个是直的管道连接器而另一个是成角度的管道连接器，
[0031]图9示出本发明的利用根据图6的管路连接器以及图3和图10中部分示出的管道连接器组装成的介质管道的侧视图，
[0032]图10示出图3的管道连接器的部分剖开的侧视图，不具有紧固夹，而具有囊体(capsule),
[0033]图11示出图9的介质管道的详细视图，
[0034]图12示出本发明的从介质管道到管道连接器中的径向传热的侧面概图。
[0035]附图标记说明
[0036]I管道连接器，直
[0037]2介质管道
[0038]3紧固夹具
[0039]4管道连接器，成角[0040]5封装
[0041]7组装介质管道
[0042]8管道连接器
[0043]9加热元件
[0044]10管道连接部
[0045]11套筒形插头状部分
[0046]12外部套筒形部分
[0047]13中间 空间
[0048]14内部贯通开口
[0049]15耦合部
[0050]16导热套筒组件
[0051]17套筒形插头状部分
[0052]18外伸凸缘状部分
[0053]19内部贯通开口
[0054]20波纹管
[0055]21紧固夹具
[0056]22护套
[0057]23胶带或织物胶带
[0058]30紧固部
[0059]40导热套筒组件
[0060]41内部贯通开口
[0061]42成角部
[0062]43插头部
[0063]44耦合部
[0064]45定心肩(Centring shoulder)
[0065]46凸缘状外伸部
[0066]47耦合部
[0067]48连接部
[0068]49槽
[0069]50空气间隙
[0070]60内部导热部分
[0071]61外部绝缘部分
[0072]62内部贯通开口
[0073]63耦合部
[0074]64连接区域
[0075]80侧分支连接部
[0076]81引脚
[0077]82引脚
[0078]90第一加热丝[0079]91第二加热丝
[0080]92第三加热丝
[0081]93连接/压接点
[0082]94连接/压接点
[0083]95 引线
[0084]96 引线
[0085]97 插头
[0086]98连接/压接点
[0087]100 槽
[0088]142 槽
[0089]146外伸部
[0090]190 端部
[0091]191 端部
[0092]192 端部
[0093]193 端部
[0094]242 肋
[0095]243 槽
[0096]W 壁厚
[0097]S 间距
[0098]WE热耦合区域
[0099]WT热传输区域
【具体实施方式】
[0100]图1中所示是管道连接器I的横截面图，其完全由可导热或导热材料制成。管道连接器I是直构造。它有管道连接部10和耦合部15。管道连接器的管道连接器部10具有一个内部套筒形插头状部分11还有一个围绕其外部并与之间隔开布置的外部套筒形部分
12。虚线所示的介质管道2的壁被插入套筒形、类似插头的部分11与外部套筒形部分12之间的中间空间13中。介质管道2可以被发热元件9加热，其中在所示的实施方式中，利用从被加热的介质管道2经由管道连接部10传送给管道连接器I的传热来对管道连接器I进行加热。为此目的，图1中所示的管道连接器由可导热或导热材料制成，其比介质管道2的材料的导热性更好，因此，极有可能利用从介质管道2传递到管道连接器I的热来对管道连接器I进行加热。因此，能够保护流过管道连接器I的内部贯通开口 14的介质免于冻结，或者只要在介质管道2和管道连接器I内流动的该介质发生可能的冻结，就将其再次解冻。
[0101]例如可对耦合部15连接一个单元。这在图1中仅通过虚线来表示。内部贯通开口 14穿过管道连接部10和耦合部15延伸。设置紧固夹具3用于将管道连接器I的耦合部15从外部绝缘并用于将管道连接器I连接到单元或单元插头。紧固夹具3还被用于保持单元插头连接到耦合部15和用于将耦合部从外部绝热，以保持这里的热损失尽可能小，使得该耦合部也可以保持足够的热度，从而可以防止流经内部贯通开口 14的介质冻结，或者可以在发生可能的冻结后将其解冻。
[0102]图2所示的是管道连接器I的另一实施方式。在该设计变形中，与图1的实施方式相反，管道连接器I设置有牢固地安装在其中的导热套筒组件16。它包括套筒形插头状部分17和外伸凸缘状部分18。它从管道连接部10的端部延伸穿过所述管道连接器I的整个纵向长度到达耦合部15的相对端部。套筒组件16的凸缘状部分18以板状或凸缘状方式伸出，也就是伸出到可能连接到单元插头或单元等的区域，以便在端面能够进行热的更好耦合。可以将可导热或导热的套筒部件16制成单独的部件并在其制造过程中插入管道连接器并紧固，特别是挤压到管道连接器中。另外，也可以将管道连接器构建为双组件注射成形，其中所述可导热或导热套筒部件16形成一部分，管道连接器I的其他主体形成另一部分。因为套管组件16在其制造过程中与管道连接器I成为一体，所以内部贯通开口 19被设置在套筒部件中，该套筒部件的内径对应于图1的管道连接器I的实施方式中内部贯通开口 14的直径。在现有的管道连接器中插入有单独的导热套筒，导致所述内部贯通开口的直径由于导热套筒的双壁厚而减小，与之相比，在设置导热套管组件16时没有此情况，因为在制造管道连接器I的过程中可以或者已经考虑到了套筒部件16的厚度。
[0103]图3中所示的是本发明的管道连接器的另一个实施方式，与图1和图2的实施方式相比，它被构成为成角的(angled)管道连接器4。如图2的管道连接器I的实施方式，它还具有一个导热套筒部件40，因此管道连接器4的剩余主体不必由导热或传热材料制成。导热套筒部件40的加热已经足够加热在内部贯通开口 41内流动的介质。其中，优选导热套筒部件40在管道连接器4的成角部分42终止，以使流过管道连接器4的介质加热并防止其冻结，或者在其冻结之后解冻。套筒组件40优选尽可能伸到管道连接器的被加热导体或加热元件缠绕的区域内。它还可以被构造成在端部成角，即，在端部设置有斜角切割，或者是被构造得比图3所示要更长，代替如图3所示的套筒部件40的直、端侧结构。
[0104]在这个设计变形中，管道连接器4的连接到成角部分42的管道连接部43是激光可透过的，以便能使用激光在该区域进行连接。在图3中，管道连接部43是台阶孔的直径较大的孔部所处的区域，介质管道2的端部被按压并紧固在其中。图1的管道连接器I的管道连接部10的外部套筒形部件12优选以激光透过形式构造，以利用激光焊接进行激光连接。因为导热或传热材料，特别是塑料，通常不是激光可透过的，所以将不同的材料、即激光可透过材料用于图3的管道连接器4的管道连接部43，或用于管道连接器I的管道连接部10的外部套筒形部件12，其中也可以在此处制造双组件注塑成形。
[0105]为了对管道连接器4的设置有管道连接部43的部分进行绝缘和外部保护，可以在外部对其设置封装5，其中，封装5和管道连接器4之间保留有空气间隙50，即封闭出空气腔室，用于绝缘。这在图3中有表示。此类型的封装5可被特别构造为两个半壳，以便实现管道连接器和介质管道接合后的无问题安装。此外，还可以进行例如管道连接器的涂覆或形成收缩式塑料管或织物软管护套的构建。
[0106]同样，在根据图3的管道连接器4的实施方式的情况下，耦合部分44至少在很大程度上被紧固夹3包围，一方面是为了紧固例如单元的插头，另一方面是为了实现耦合部44的外部热绝缘。
[0107]在耦合部到成角部分42的过渡区，构建有定心肩45，其由于管道连接器4的成角形状而被证明非常有助于在管道连接器4上安装各种部件。另外，在管道连接器4的外部设置有用于固定和/或用于引导所述加热元件的装置，图3中以示例的方式示出了成角部分42上的槽142。加热元件可以被插入到该槽142内，以便能够以有针对性的方式，将来自外部的热在所需位置耦合到管道连接器中。通过用于固定加热元件的装置，加热元件被紧固在管道连接器上，并仅松散地插入用于引导的装置中。
[0108]图3a和图3b示出外部肋状结构，其间布置有作为引导装置的各个肋242和槽243，加热元件9被插入引导装置中。特别是，可以在这些图中看到实现实际绝缘的管道连接器4和封装5之间的空气间隙50或空气腔室。
[0109]特别是在耦合区中，管道连接器的壁厚w可以是2?5mm，其中在凸缘状外伸部46的区域中最大壁厚例如为20mm。紧固夹具3的紧固部30被支撑在所述法兰状外伸部46上，后者被布置在耦合部44的槽49中。该槽形成在悬垂部46和外伸部146之间并与之隔
开一定距离。
[0110]紧固夹具3可被布置成完全环绕在管道连接器的各耦合部或被构成为C形方式，使得其能够环绕各个耦合部的仅部分区域。可设置紧固轨道、特别是先前提到的槽，用于与相应的管道连接器锁止。图1至图4中示出了这样的紧固槽100或49，其中嵌合有相应的紧固夹具3的紧固部30。
[0111]图4示出了根据本发明的管道连接器I的另一实施方式的横截面示意图。这里在图4中示意性示出的管道连接器被构造为双组件部件，并具有内部导热部件60和外部绝热部件61。导热部件在管道连接器的内部延伸，并包括内部贯通开口 62，待加热介质可以流过该贯通开口 62。外部热绝缘部件61在管道连接器的设置有连接或插接在一起的介质管道的区域中延伸。内部导热部件60延伸到管道连接器I的外侧，并形成耦合部63。可依次围绕它布置紧固夹具3，以设置外部绝缘。然而，图4中对此并未示出。仅部分地在图4中示出的用于连接介质管道的连接区域64优选是激光可透过的，特别优选的是外部热绝缘部件61的材料。结果，能够利用激光将介质管道紧固于管道连接器4。
[0112]图5示出组装完成的介质管道7的侧视图和局部剖视图。它包括两个管道连接器
1、8，还包括与之连接的介质管道2。介质管道2被波纹管20包围。两个管道连接器1、8上的波纹管的紧固区域中布置有紧固夹具21。而且，两个管道连接器1、8上均设置有紧固夹具3，其中设置在管道连接器8上的紧固夹具3是以剖视图方式示出，设置在管道连接器I上的紧固夹具3是以侧视图方式示出。从图5中可以看出，后者被构建为C形方式。
[0113]图5的管道连接器8具有侧分支连接部80。引脚状部件81、82作为电源连接的电触点突出到其中。引脚81、82与介质管道2的护套22连接，或与被引导至其中的加热元件连接，或与介质管道2的导热层连接。因此能够实现与连接部80内部的加热导线或引线的连接。
[0114]如图5所示，管道连接器8的特别是包围着连接部80的部分可以被封装5所包围，以提供绝缘并同时提供外部保护。如图5所示，紧固夹具21的一部分可被容纳在封装5中。
[0115]图6和图7示出了直的和成角的管道连接器的加热，S卩，热供给以及管道连接器内在该末端设置的加热丝的布置，的可能设计变形。根据图6，三个加热丝被布置在管道连接器4或封装5内。两个加热丝90和91沿介质管道2延伸到管道连接器4或封装5，尤其是到保护帽中。另一个加热丝92缠绕在管道连接器4的耦合部47上，以便能够对其进行加热，并且被引导到管道连接器4的连接部48。加热丝92的各个端部192、193连接到加热丝91或其端部191以及位于连接点或压接点93、94处的引线95。第一加热丝90的通过介质管道2引导的端部190被连接到第二引线96。两根引线95、96被引导到插头97，插头97可被插入电能量供给装置中。
[0116]用于电接触的加热丝的其它布线也是可能的。
[0117]可以从图7中得出，这里的两个加热丝90和91沿介质管道2在内部被引导，随后在管道连接器I内盘绕在管道连接部10上，其中，两个加热丝90和91围绕插头部盘绕布置。两个加热丝90和91在包围管道连接器I的封装5中彼此连接，特别是压接。这在图7中用连接点或压接点98示出。这里并未提供到电能供应的连接。这可以在其他相对管道连接器的区域中实现。
[0118]图6和图7中所示的连接点或压接点93、94、98在每种情况下都可以通过收缩式管道包封，由此获得外部密封和保护。此外，也可以用化合物来覆盖连接或压接点93、94、98，这种过程特别在对介质管道有较高的温度要求的情况下是合适的。在注射成型过程中连接或压接点93、94、98被涂覆了至少一种塑料，特别优选的是热塑性塑料。在这里，连接或压接点93、94、98可以插入注射模具中，其具有至少一个弹簧负载(spring-loaded)引脚，用于引导和/或定位所述连接或压接点，使之不接触注射模具或模具的壁。当在压力下用热塑性塑料填充模具时，弹簧负载引脚被推回且连接或压点93、94、98被热塑性化合物完全涂覆。这种类型和相似类型的注塑模具及其应用方法是现有技术中已知的。
[0119]图8示出类似图1、2或4的管道连接器I的直管道连接器与例如在图3中所示的成角的管道连接器4的组合，其中，与介质管道2连接的两个管道连接器1、4、封装5和紧固夹具3被表示为已经安装完毕，成为组装完成的介质管道7。
[0120]在图9的组装介质管道7的实施方式中，代替管道连接器1，在介质管道2的端部设置的实施例中设置了另一个成角的管道连接器4。图10中示出其细节，其中，移除了构造为保护帽的封装5的一半外壳，以便能够更好地观察管道连接器。与图7的管道连接器的情况类似，在这里加热丝90和91也在连接点98处彼此连接或压接。因此热在这里外部耦合到管道连接器4中，从而能够对穿过管道连接器的内部开口进行加热，以便能够加热在其中流动的介质。仅有管道连接部43和成角部分42被外部加热，而耦合部44未被加热。由于提供了如图1至图4所示的可导热或导热材料，热量通过热传导而进入耦合部。管道连接器4的耦合部44被用于依次与可插于该处的单元插头等相连接。
[0121]封装有波纹管20的介质管道2的细节示于图11。在图11所示的设计变形中，力口热丝被引导为从外部围绕介质管道2。将胶带或织物胶带23进行缠绕，用于固定和/或外部保护。其同样示于图11。
[0122]代替在介质管道的外侧布置加热丝90、91，如图11所示，它们也可被设置于介质管道的护套22，从而使介质管道具有导热护套。同样地，介质管道的护套22的至少一层可以被构造为导热方式。如果导热层被引导到介质管道2的端面上，则可以利用介质管道的端面与管道连接器的相应导热区域的接触而进行从被加热的介质管道到导热层、或到管道连接器的可导热或导热材料的热传递。从根本上讲，也可以引导加热丝或加热元件穿过介质管道的内部。图11中对此未不出。
[0123]加热丝能够沿着介质管道例如以15?35mm、特别是20?25mm的间距s来布置。结果，即使在例如随后安装在车辆中的过程中管道发生弯曲的情况下，也能够在对介质管道内输送的介质进行良好的加热，并牢固地固定。
[0124]在图12中示意性示出热量从介质管道2进入管道连接器I的径向耦合，其中，热径向地从介质管道2的护套22耦合出并进入管道连接器。图12示出了热径向地耦合出介质管道2或沿其设置的加热丝90、91并进入管道连接器I的原理。
[0125]可以从图10中看出，被两个加热丝90、91包围的区域被用作热耦合区域WE，而包括耦合部和成角部的、热被输送到的区域被用作热传输区域WT。因此，热传输区域特别是被构成为导热方式，尤其是通过图1至图4中示出的选项。
[0126]热导率为I?20W/ (m.K)，特别是I?7W/ (m.K)的材料尤其适合作为管道连接器或管道连接器的导热部分的材料。此外，已经证明优选的是，使用断裂伸长率为1%?10%，特别是断裂伸长率为约2%的材料。高的热导率是借助于尽可能高的填料比例来实现的，然而这严重削弱了力学性能特别是塑料的力学性能，从而使塑料变得非常脆并且其强度降低。因此选择所需高导热率与良好力学性能之间的良好平衡。主要的矿物填料、如长玻璃纤维或短玻璃纤维都适合作为填料。例如，具有长玻璃纤维的聚合物PA66可以用作填料，其具有约145MPa的拉伸强度和2%的断裂伸长率，例如获自凯泽斯劳滕的EPIC
Polymers有限公司的Star-Therm? WG A-2。具有短玻璃纤维的聚合物PA66，其拉伸强度为
60MPa、断裂伸长率为0.9%，也适合作为基于碳(石墨)的填料，例如ALBIS Plastic GmbH的产品Alcom PA66910/30.1GF15TCE5也是合适的，因为其传导性良好。其它导热或传热材料、特别是材料组合，也适用于制造管道连接器。
[0127]除了图中所示的管道连接器和具有此种管道连接器的组装介质管道的先前描述过的设计变形以外，还可以形成许多进一步的设计变形，其中在每种情况下，管道连接器都至少在某种程度上包含导热或传热材料，其中，在管道连接器的主体中没有嵌入加热元件。特别是，前述设计变型的任何所需组合均能被设置。
【权利要求】
1.一种用于可加热介质管道(2)的可至少部分加热的管道连接器(1，4，8)，其特征在于，所述管道连接器(1，4，8)至少在一定程度上包含可导热或导热材料，其中在所述管道连接器(1，4，8)的主体的外部设置有加热系统和/或加热元件。
2.根据权利要求1所述的管道连接器(1，4，8)，其特征在于，所述导热材料是导热塑料。
3.根据权利要求1或2所述的管道连接器(1，4，8)，其特征在于，在能够通过所述管道连接器(1，4，8)来输送介质或通过所述管道连接器(1，4，8)来输送介质的区域的大部分，所述管道连接器(1，4，8)至少包含可导热材料或导热材料。
4.根据权利要求3所述的管道连接器(1，4，8)，其特征在于，所述导热塑料的热导率为I ~20W/ (m.K)，特别是 I ~7ff/ (m.K)。
5.根据前述权利要求之一所述的管道连接器(1，4，8)，其特征在于，所述管道连接器(1.4.8)的至少一部分(11，17，43，48，80)被构造为连接部，特别是被构造为插头状形式，其中，所述可导热或导热材料至少设置在所述连接部的区域中。
6.根据前述权利要求之一所述的管道连接器(1，4，8)，其特征在于，所述管道连接器(1,4)包括至少一个与所述管道牢固连接器(1，4，8)连接的导热或传热套筒组件(16，40)，特别是，所述导热或传热套筒组件(16，40)被构造为双组件注塑成形的插入部件或压入部件并牢固地与所述管道牢固连接器(1，4，8)连接。
7.根据前述权利要求之一所述的管道连接器(1，4，8)，其特征在于，所述管道连接器(I)被构造为多组件部件，特别是双组件注塑成型，其中，至少一个部分(60)被构造为传导形式，特别是，用于与所述介质管道(2)连接的连接部(64)被构造成激光透过形式。
8.根据前述权利要求之一所述的管道连接器(1，4，8)，其特征在于，所述管道连接器(1.4.8)包括用于热绝缘和/或电绝缘的隔离装置(3，5)，特别是，所述管道连接器至少部分地被具有至少一个用于热绝缘的空气腔室的隔离和/或保护装置(5)所包围，并且/或在用于与插头或所述介质管道(2)连接的连接部的区域设置有用来外部热绝缘的隔离装置，特别是紧固夹具(3)，其具有用于所述管道连接器(1，4，8)的空气腔室或空气间隙。
9.根据前述权利要求之一所述的管道连接器(1，4，8)，其特征在于，所述管道连接器(1.4.8)被构造为，能够利用热耦合装置，特别是在与所述介质管道(2)的连接区域中，将热沿径向耦合到所述管道连接器(1，4，8)。
10.根据前述权利要求之一所述的管道连接器(1，4，8)，其特征在于，为了进行轴向热传输，优选将所述管道连接器(1，4，8)设置为I~20_的壁厚，尤其是2~5_的壁厚。
11.根据前述权利要求之一所述的管道连接器(1，4，8)，其特征在于，所述管道连接器(1.4.8)可以设置有用于对加热元件(9)进行外部设置并用于改善热量引入的至少一个紧固组件和/或导引组件(242，243)，特别是具有肋状结构。
12.一种组装介质管道(7)，其具有至少一个可加热的介质管道(2)并具有至少一个根据前述权利要求之一所述的可至少部分加热的管道连接器(1，4，8)。
13.根据权利要求12所述的组装介质管道(7)，其特征在于，所述管道连接器(1，4，8)的所述可导热或导热材料是比所述介质管道(2)的材料或所述介质管道(2)的至少一种材料导热更好的材料。
14.根据权利要求12或13所述的组装介质管道(7)，其特征在于，所述介质管道(2)还设置有至少一个加热元件(9)，特别是沿着所述介质管道(2)连续延伸的至少一个加热元件(9)，特别是至少一个电热丝，特别是两个电热丝。
15.根据权利要求12至14之一所述的组装介质管道(7)，其特征在于，所述介质管道(2)包括至少一个由可传导或传导塑料制成的层，特别是设置有接触组件，尤其是，发热层具有用于加热塑料材料的加热元件。
16.根据权利要求14至15之一所述的组装介质管道(7)，其特征在于，在所述管道连接器(1，4，8)的区域设置有至少一个加热丝(90，91，92)，特别是一个、两个或四个加热丝(90，91，92)，尤其是，在不同的管道连接器(1,4,8)的区域中设置的加热丝(90,91,92)的数量不同。
17.根据权利要求16所述的组装介质管道(7)，其特征在于，在设置一个加热丝的情况下，该加热丝沿所述介质管道(2)和所述至少一个管道连接器(1，4，8)连续延伸；在设置两个加热丝(90，91)的情况下，该两个加热丝均沿所述介质管道(2)延伸，并且该两个加热丝(90,91)中的至少一个被设置为缠绕所述管道连接器(1，4，8);在设置四个加热丝(90，91，92)的情况下，其中两个加热丝(90，91)沿着所述介质管道(2)延伸，另两个加热丝(92)被设置为缠绕所述管道连接器 (1，4，8)。
【文档编号】F16L53/00GK103998845SQ201280059265
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年10月11日 优先权日:2011年10月14日
【发明者】丹尼尔·德比尔, 莱因哈德·彼奇, 冈特·西帕尔, 奥特弗里德·施瓦茨科普夫 申请人:福士汽车配套部件责任有限公司